Austropuccinia psidii, the causal agent of myrtle rust, is a biotrophic pathogen, and therefore its growth and development depend on the host tissues. The uredospores of A. psidii infect Eucalyptus by engaging in close contact with the host surface and interacting with the leaf cuticle that provides important chemical and physical signals to trigger the infection process. Due to the inherent characteristics of the Eucalyptus cuticle, it was hypothesized that the preformed mechanism, comprised mostly by cuticular waxes, plays a crucial role in Eucalyptus resistance against A. psidii and its ability to modulate the expression of genes associated to the pathogenicity of A. psidii during the early stage of infection. In chapter 2, the cuticular waxes of Eucalyptus spp. were analyzed to determine their composition or structure and then correlated to susceptibility/resistance to Austropuccinia psidii. Twenty-one Eucalyptus spp. in the field were classified as resistant or susceptible. From these, the resistance/susceptibility level of six Eucalyptus spp. was evaluated in controlled conditions using qPCR, revealing that the pathogen can germinate on the eucalyptus surface of some species without multiplying in the host. CG-TOF-MS analysis detected 26 compounds in the Eucalyptus spp. cuticle and led to the discovery of the role of hexadecanoic acid in the susceptibility of E. grandis and E. phaeotricha to A. psidii. The scanning electron microscopy check revealed differences in A. psidii germination during host infection. It was found a correlation between epicuticular morphology and the resistance to A. psidii. In chapter 3, we investigated gene expression of A. psidii through bioassays in vitro containing cuticular waxes from E. grandis (E. g), E. urograndis (E. ug) and E. urophylla (E. u). Mineral oil (MO) treatment was used to all comparative analysis (negative control). The presence of cuticular waxes from E. g induced the expression of genes encoding proteins related to growth and colonization of A. psidii such as binding proteins (peptidylprolyl isomerase and ribosomal) and cell wall degrading proteins (beta-xylanase). However, other pathogenic proteins were repressed in presence of cuticular wax of E. g, for instance, triosephosphate isomerase, family 18 glycoside hydrolase, mitochondrial ATP carrier, and glutamine-dependent NAD synthetase. The E. ug x MO analysis resulted in DEGs associated with proteins related to membrane transporters and receptors, DNA repair and glycine dehydrogenase. As to the cuticular wax of E. u, it up-regulated the expression of genes encoding proteins associated with pheromone, cutinases, and prefoldin. Thus, for the first time, it was demonstrated a considerable interspecific variation in Eucalyptus species on the susceptibility to A. psidii and its correlation with cuticular waxes chemical compounds that seem to play a synergistic role as a preformed defense mechanism. We also demonstrated that Eucalyptus spp. cuticular waxes may modulate the A. psidii gene expression, suggesting the importance of early plant-pathogen molecular interaction to the development of myrtle rust. / Austropuccinia psidii é o agente causal da ferrugem das mirtáceas com crescimento biotrófico, ou seja, o patógeno depende dos tecidos do hospedeiro para crescer e se desenvolver. Os uredósporos de A. psidii infectam Eucalyptus por meio do contato inicial com a superfície do hospedeiro e também pela interação com a cutícula da folha que por sua vez fornece importantes sinais químicos e físicos capaz de desencadear o processo de infecção. Devido às características inerentes à cutícula de Eucalyptus, consideramos as hipóteses de que o mecanismo pré-formado, composto principalmente pelas ceras cuticulares, desempenha um papel crucial na resistência de Eucalyptus spp. contra A. psidii, e, também, é capaz de modular a expressão fúngica de genes associados a patogenicidade durante o estágio inicial de infecção de A. psidii. No capítulo 2, as ceras cuticulares de Eucalyptus spp. foram analisadas para determinar a composição/estrutura e sua correlação com suscetibilidade/resistência de A. psidii. Vinte e uma espécies de Eucalyptus foram classificadas em campo como resistentes ou suscetíveis. A análise de qPCR de seis Eucalyptus spp. revelou que o patógeno pode germinar na superfície de algumas espécies de eucaliptos sem se multiplicar no tecido hospedeiro. Foram identificados 26 compostos presentes na cutícula de Eucalyptus spp. e descobrimos o papel do ácido hexadecanóico na suscetibilidade de E. grandis e E. phaeotricha à ferrugem. Por meio da microscopia eletrônica de varredura encontramos uma correlação entre a morfologia epicuticular e a resistência contra A. psidii. No capítulo 3 para compreender a expressão gênica de A. psidii realizamos bioensaios (in vitro) contendo as ceras cuticulares de E. grandis (E. g), E. urograndis (E. ug) e E. urophylla (E. u). O tratamento com óleo mineral (MO) foi utilizado em todas as análises comparativas como controle negativo. A presença de ceras cuticulares de E. g induziu a expressão de genes que codificam proteínas relacionadas ao crescimento e colonização de A. psidii, como proteínas de ligação (peptidylprolyl isomerase e ribosomal) e proteínas de degradação da parede celular (beta xilanase). No entanto, outras proteínas patogênicas foram reprimidas na presença da cera cuticular de E. g, por exemplo, triosephosphate isomerase, family 18 glycoside hydrolase, mitochondrial ATP carrier e glutamine-dependent NAD synthetase. A análise de E. ug x MO resultou na ativação de proteínas associadas a transportadores e receptores de membrana, reparo de DNA e glycine dehydrogenase. Já a cera cuticular de E. u induziu a expressão de genes que codificam proteínas associadas a feromônios, cutinases e prefoldin. Pela primeira vez, está sendo apresentado a considerável variação interespecífica em espécies de Eucalyptus quanto à suscetibilidade a ferrugem, e, sua correlação com os compostos químicos de ceras cuticulares, os quais parecem ser um importante mecanismo de defesa pré-formado. Também foi revelado que as ceras cuticulares de Eucalyptus spp. são capazes de modular a expressão gênica de A. psidii, evidenciando o papel da interação molecular planta-patógeno precoce no desenvolvimento da ferrugem das mirtáceas.

Este trabalho descreve dois novos aprimoramentos dos processos para a produção dos eletretos termo-formados, cuja tecnologia é prioritariamente voltada para sensores piezelétricos. Estes sensores constituem-se de dois filmes de Teflon FEP unidos, contendo entre suas interfaces microbolhas com as superfícies superior e inferior carregadas eletricamente com polaridades opostas, formando grandes dipolos. Esta estrutura permite a alteração dos momentos de dipolo quando solicitada mecânica e eletricamente - o que confere a estrutura uma excelente atividade piezelétrica, com coeficientes piezelétricos atingindo valores superiores a 300 pC/N. No estágio atual, o processo para produção desses sensores é artesanal e produz, geralmente, amostras com deformações em suas bolhas. Contudo, os novos aprimoramentos, aqui apresentados, suprem as deficiências aludidas e possibilitam um maior controle da distribuição, altura e diâmetro das bolhas de ar. Os aprimoramentos do processo foram denominados laminação a quente e adesivo a frio. Basicamente, estes dois processos consistem em quatro etapas: a moldagem do filme de uma das camadas do sensor; a colagem das duas camadas de filmes de sensor; a metalização das superfícies do sensor e o carregamento elétrico, sendo a colagem o ponto crucial e diferente nos dois processos. Ressalta-se que suas principais contribuições relativas aos processos existentes foram a moldagem prévia do filme de uma das camadas e esses novos processos de colagem. Assim, estes aprimoramentos têm permitido um melhor controle das dimensões das bolhas e facilitado sobremaneira sua implementação em escala industrial. Desta forma, vislumbra-se um aumento significativo de aplicações comerciais desses sensores, a exemplo dos sensores de presença, teclados finos, balanças dinâmicas e sensores de pressão. Também como contribuição deste trabalho, coloca-se a implementação do sistema de medidas do coeficiente piezelétrico. / This work describes two improvements on the production of piezoelectric sensors, which are based on thermo-formed electrets technology. These sensors which were previously prepared by fusing and molding two Teflon FEP films into bubbles structures in a hot-press system, presented piezoelectric coefficients over 300 pC/N after properly electrical charging. However, this production system still presents many technical challenges, most of them concerning the bubble formation. With the improvements, called hot lamination and cold adhesive, a much better control of the distribution, height and diameter of the air bubbles could be obtained. These improvements process can be described into four main stages: the molding of one film; the sticking process of the two films; the metallization of their surfaces followed by electric charging. The sticking processes and the previous molding of the film are crucial and the great contribution of this work. With these contributions not only better sensor could be made but it also facilitated the industrial scale implementation of the sensors. Another expressive contribution of this work was the development of a system to measure the piezoelectric coefficient.

Submitted by Romulus Lima (romulus.lima@ufpe.br) on 2015-03-10T14:28:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Leonardo da Costa.pdf: 6492966 bytes, checksum: 174817aac36f12dfe33a16385ea9fc04 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T14:28:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Leonardo da Costa.pdf: 6492966 bytes, checksum: 174817aac36f12dfe33a16385ea9fc04 (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / É crescente o uso de estruturas em aço no Brasil, concomitantemente a isso, aumenta a necessidade de disseminação do conhecimento técnico e ferramentas capazes de proporcionar o uso racional desses elementos. Chama-se, a isto, desenvolvimento. E, com isso, as construções tornam-se mais sofisticadas e cuja importância social e econômica é proporcional; assim, as exigências de estruturas e elementos mais esbeltos e seguros estão constantemente à tona, ou seja, construir com eficiência funcional, econômica e segurança são essenciais. Neste contexto, surge a verificação estrutural em situação de incêndio, que é orientada por prescrições normativas em todo o mundo. No entanto, os estudos experimentais acerca do comportamento de elementos nestas condições ainda são reduzidos, pois a infraestrutura necessária para simulações de incêndio com elementos estruturais em escala real demanda recursos, tempo e disposição. A partir deste cenário, foi desenvolvido este projeto financiado pela FINEP/MCT cujo objetivo foi montar uma infraestrutura no Laboratório de Materiais e Estruturas/UFPE capaz de viabilizar investigações de elementos, em escala real, com aplicação de carregamento mecânico e térmico simultaneamente, assim como, iniciar os trabalhos nesta linha de pesquisa. Paralelamente à aquisição de um forno elétrico, capaz de reproduzir a curva-padrão ISO834, foi adquirido equipamentos, feita a montagem e adequação laboratorial e um programa experimental- a fim de avaliar o comportamento de pilares em aço formado a frio-, em situação de incêndio e com pré-carregamento mecânico, considerando a dilatação térmica axial livre e os efeitos de sua restrição em dois níveis de carregamento.

Este trabalho descreve dois novos aprimoramentos dos processos para a produção dos eletretos termo-formados, cuja tecnologia é prioritariamente voltada para sensores piezelétricos. Estes sensores constituem-se de dois filmes de Teflon FEP unidos, contendo entre suas interfaces microbolhas com as superfícies superior e inferior carregadas eletricamente com polaridades opostas, formando grandes dipolos. Esta estrutura permite a alteração dos momentos de dipolo quando solicitada mecânica e eletricamente - o que confere a estrutura uma excelente atividade piezelétrica, com coeficientes piezelétricos atingindo valores superiores a 300 pC/N. No estágio atual, o processo para produção desses sensores é artesanal e produz, geralmente, amostras com deformações em suas bolhas. Contudo, os novos aprimoramentos, aqui apresentados, suprem as deficiências aludidas e possibilitam um maior controle da distribuição, altura e diâmetro das bolhas de ar. Os aprimoramentos do processo foram denominados laminação a quente e adesivo a frio. Basicamente, estes dois processos consistem em quatro etapas: a moldagem do filme de uma das camadas do sensor; a colagem das duas camadas de filmes de sensor; a metalização das superfícies do sensor e o carregamento elétrico, sendo a colagem o ponto crucial e diferente nos dois processos. Ressalta-se que suas principais contribuições relativas aos processos existentes foram a moldagem prévia do filme de uma das camadas e esses novos processos de colagem. Assim, estes aprimoramentos têm permitido um melhor controle das dimensões das bolhas e facilitado sobremaneira sua implementação em escala industrial. Desta forma, vislumbra-se um aumento significativo de aplicações comerciais desses sensores, a exemplo dos sensores de presença, teclados finos, balanças dinâmicas e sensores de pressão. Também como contribuição deste trabalho, coloca-se a implementação do sistema de medidas do coeficiente piezelétrico. / This work describes two improvements on the production of piezoelectric sensors, which are based on thermo-formed electrets technology. These sensors which were previously prepared by fusing and molding two Teflon FEP films into bubbles structures in a hot-press system, presented piezoelectric coefficients over 300 pC/N after properly electrical charging. However, this production system still presents many technical challenges, most of them concerning the bubble formation. With the improvements, called hot lamination and cold adhesive, a much better control of the distribution, height and diameter of the air bubbles could be obtained. These improvements process can be described into four main stages: the molding of one film; the sticking process of the two films; the metallization of their surfaces followed by electric charging. The sticking processes and the previous molding of the film are crucial and the great contribution of this work. With these contributions not only better sensor could be made but it also facilitated the industrial scale implementation of the sensors. Another expressive contribution of this work was the development of a system to measure the piezoelectric coefficient.

No presente trabalho se desenvolve como proposta principal, uma investigação experimental sobre o comportamento de elementos de aço formados a frio comprimidos em temperaturas elevadas considerando a influência da restrição ao alongamento térmico. Nessa investigação foram avaliadas as distribuições de temperaturas no contorno da seção transversal e ao longo do comprimento dos elementos. Outrossim, avaliou-se a influência da restrição ao alongamento térmico sobre o comportamento mecânico dos elementos, em especial sobre o desenvolvimento das forças de restrição que surgem durante a fase de aquecimento dos mesmos. Concernente ao comportamento térmico, os resultados indicam que a temperatura resistente de elementos expostos ao calor por todos os lados deve ser determinada com base nas medições realizadas em seções a meia altura do elemento devido à distribuição não uniforme de temperatura ao longo do comprimento. Com relação ao comportamento mecânico, os resultados experimentais mostraram que a resistência pós-crítica em temperaturas elevadas desses elementos é pequena e nesse sentido é mais coerente considerar como temperatura resistente a temperatura correspondente ao momento da perda de estabilidade dos elementos. Em caráter complementar e exploratório foram realizadas análises numéricas para melhorar o entendimento do comportamento em temperaturas elevadas dos elementos de aço formados a frio investigados experimentalmente no presente trabalho. Nas análises numéricas foi avaliada uma estratégia de modelagem em elementos finitos para simular a restrição ao alongamento térmico axial em elementos comprimidos submetidos a temperaturas elevadas. Os resultados apontam que os modelos numéricos foram eficientes para prescrever força de compressão resistente em temperaturas elevadas e o tempo resistente. Por outro lado não foram eficientes para prescrever as temperaturas críticas. No âmbito normativo foram realizadas as avaliações do método de cálculo simplificado proposto na ABNT NBR 14323 (2012) e da possibilidade de adequar o método simplificado de cálculo do EUROCODE 3 parte 1.3 (2006) para o dimensionamento em temperaturas elevadas desses elementos. Os resultados sugerem que o método de cálculo simplificado da ABNT NBR 14323 (2012) foi capaz de fornecer satisfatoriamente a força de compressão resistente dos elementos investigados que se enquadravam nas exigências do método. Outrossim, sugerem que o uso do método simplificado do EUROCODE 3 parte 1.3 (2006) com redução da resistência ao escoamento e módulo de elasticidade do aço para o dimensionamento em temperaturas elevadas de elementos de aço formados a frio carece de mais investigações. / The main proposal of this work was an experimental investigation on the behavior of cold-formed steel compressed members at elevated temperatures considering the influence of restraining to the thermal elongation. In this investigation, it was evaluated the temperature distributions on the cross section and along the height of the members. Furthermore, it was evaluated the influence of restraining to the thermal elongation on the mechanical behavior of these members, in particular on the development of restraining forces during their heating phase. Concerning the thermal behavior, the results indicate the critical temperature of members exposed to heat from all sides should be determined based on measurements performed on sections located at mid-span of the members due to the non uniform temperature distribution along the height. With regards to mechanical behavior, the experimental results showed that the post-buckling resistance at elevated temperatures of these members is small and the critical temperature should be considered as the temperature corresponding to the buckling temperature. Additionally numerical analyzes were performed to better understand the behavior of the cold-formed steel members at elevated temperatures that were experimentally investigated in this study. In the numerical analyzes a modeling strategy was evaluated on finite elements to simulate the axial restraining to the thermal elongation in compressed members subjected to high temperatures. The results show that the numerical models were effective to prescribe the ultimate loads at elevated temperatures and the critical time considering the influence of the axial restraining to the thermal elongation. On the other hand, the numerical models were not effective to prescribe the critical temperature. Within the normative scope, the design method proposed in the ABNT NBR 14323 (2012) (project revision) was evaluated as well the possibility of adapting the EUROCODE 3 part 1.3 (2006) design guidelines to the design of cold-formed steel members at elevated temperatures. The results suggest that the design method proposed in the ABNT NBR 14323 (2012) (project revision) was able to accurately predict the ultimate test loads of the members that were within the requirements of the method. On the other hand, it was found that the use of the EUROCODE 3 part 1.3 (2006) design guidelines with reduction of the mechanical properties at elevated temperatures (yield strength and elastic modulus of steel) for design of compressed cold formed steel members at elevated temperature needs further investigations.

No presente trabalho se desenvolve como proposta principal, uma investigação experimental sobre o comportamento de elementos de aço formados a frio comprimidos em temperaturas elevadas considerando a influência da restrição ao alongamento térmico. Nessa investigação foram avaliadas as distribuições de temperaturas no contorno da seção transversal e ao longo do comprimento dos elementos. Outrossim, avaliou-se a influência da restrição ao alongamento térmico sobre o comportamento mecânico dos elementos, em especial sobre o desenvolvimento das forças de restrição que surgem durante a fase de aquecimento dos mesmos. Concernente ao comportamento térmico, os resultados indicam que a temperatura resistente de elementos expostos ao calor por todos os lados deve ser determinada com base nas medições realizadas em seções a meia altura do elemento devido à distribuição não uniforme de temperatura ao longo do comprimento. Com relação ao comportamento mecânico, os resultados experimentais mostraram que a resistência pós-crítica em temperaturas elevadas desses elementos é pequena e nesse sentido é mais coerente considerar como temperatura resistente a temperatura correspondente ao momento da perda de estabilidade dos elementos. Em caráter complementar e exploratório foram realizadas análises numéricas para melhorar o entendimento do comportamento em temperaturas elevadas dos elementos de aço formados a frio investigados experimentalmente no presente trabalho. Nas análises numéricas foi avaliada uma estratégia de modelagem em elementos finitos para simular a restrição ao alongamento térmico axial em elementos comprimidos submetidos a temperaturas elevadas. Os resultados apontam que os modelos numéricos foram eficientes para prescrever força de compressão resistente em temperaturas elevadas e o tempo resistente. Por outro lado não foram eficientes para prescrever as temperaturas críticas. No âmbito normativo foram realizadas as avaliações do método de cálculo simplificado proposto na ABNT NBR 14323 (2012) e da possibilidade de adequar o método simplificado de cálculo do EUROCODE 3 parte 1.3 (2006) para o dimensionamento em temperaturas elevadas desses elementos. Os resultados sugerem que o método de cálculo simplificado da ABNT NBR 14323 (2012) foi capaz de fornecer satisfatoriamente a força de compressão resistente dos elementos investigados que se enquadravam nas exigências do método. Outrossim, sugerem que o uso do método simplificado do EUROCODE 3 parte 1.3 (2006) com redução da resistência ao escoamento e módulo de elasticidade do aço para o dimensionamento em temperaturas elevadas de elementos de aço formados a frio carece de mais investigações. / The main proposal of this work was an experimental investigation on the behavior of cold-formed steel compressed members at elevated temperatures considering the influence of restraining to the thermal elongation. In this investigation, it was evaluated the temperature distributions on the cross section and along the height of the members. Furthermore, it was evaluated the influence of restraining to the thermal elongation on the mechanical behavior of these members, in particular on the development of restraining forces during their heating phase. Concerning the thermal behavior, the results indicate the critical temperature of members exposed to heat from all sides should be determined based on measurements performed on sections located at mid-span of the members due to the non uniform temperature distribution along the height. With regards to mechanical behavior, the experimental results showed that the post-buckling resistance at elevated temperatures of these members is small and the critical temperature should be considered as the temperature corresponding to the buckling temperature. Additionally numerical analyzes were performed to better understand the behavior of the cold-formed steel members at elevated temperatures that were experimentally investigated in this study. In the numerical analyzes a modeling strategy was evaluated on finite elements to simulate the axial restraining to the thermal elongation in compressed members subjected to high temperatures. The results show that the numerical models were effective to prescribe the ultimate loads at elevated temperatures and the critical time considering the influence of the axial restraining to the thermal elongation. On the other hand, the numerical models were not effective to prescribe the critical temperature. Within the normative scope, the design method proposed in the ABNT NBR 14323 (2012) (project revision) was evaluated as well the possibility of adapting the EUROCODE 3 part 1.3 (2006) design guidelines to the design of cold-formed steel members at elevated temperatures. The results suggest that the design method proposed in the ABNT NBR 14323 (2012) (project revision) was able to accurately predict the ultimate test loads of the members that were within the requirements of the method. On the other hand, it was found that the use of the EUROCODE 3 part 1.3 (2006) design guidelines with reduction of the mechanical properties at elevated temperatures (yield strength and elastic modulus of steel) for design of compressed cold formed steel members at elevated temperature needs further investigations.